Οι Επεξεργαστές NVIDIA Μεταβαίνουν σε Υλικό Θερμικής Διεπαφής! Η Ζήτηση Υποστρώματος SiC θα Εκτοξευθεί!

Το θερμικό πρόβλημα των μελλοντικών τσιπ AI ξεπερνιέται από τα υλικά υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου (SiC).

Σύμφωνα με αναφορές από μέσα ενημέρωσης του εξωτερικού, η NVIDIA σχεδιάζει να αντικαταστήσει το ενδιάμεσο υλικό υποστρώματος στη διαδικασία προηγμένης συσκευασίας CoWoS των επεξεργαστών επόμενης γενιάς με καρβίδιο του πυριτίου. Η TSMC έχει προσκαλέσει μεγάλους κατασκευαστές να αναπτύξουν από κοινού τεχνολογίες κατασκευής για ενδιάμεσα υποστρώματα SiC. Αυτή η αλλαγή αντιμετωπίζει τους φυσικούς περιορισμούς των τρεχουσών βελτιώσεων στην απόδοση των τσιπ AI. Καθώς η ισχύς της GPU αυξάνεται, η ενσωμάτωση πολλαπλών τσιπ σε διασυνδέσεις πυριτίου δημιουργεί ακραίες θερμικές απαιτήσεις, ωθώντας τα παραδοσιακά υλικά πυριτίου πέρα από τις δυνατότητές τους απαγωγής θερμότητας.

Το καρβίδιο του πυριτίου, ένας ημιαγωγός ευρείας ζώνης, προσφέρει μοναδικά πλεονεκτήματα σε περιβάλλοντα ακραίας υψηλής ισχύος και υψηλής ροής θερμότητας. Τα βασικά του οφέλη στη συσκευασία GPU περιλαμβάνουν:

1.Βελτιωμένη θερμική διαχείριση: Η αντικατάσταση των διασυνδέσεων πυριτίου με SiC μειώνει τη θερμική αντίσταση κατά σχεδόν 70%.

2.Βελτιστοποιημένη αρχιτεκτονική ισχύος: Το SiC επιτρέπει μικρότερες, πιο αποδοτικές μονάδες ρυθμιστών τάσης (VRM), συντομεύοντας τις διαδρομές παροχής ισχύος και ελαχιστοποιώντας τις αντιστάσεις απώλειες για ταχύτερες, σταθερές αποκρίσεις ρεύματος σε φόρτους εργασίας AI.

Αυτός ο μετασχηματισμός αντιμετωπίζει άμεσα τις προκλήσεις κλιμάκωσης ισχύος GPU, παρέχοντας μια λύση υψηλής απόδοσης για επεξεργαστές επόμενης γενιάς.

Βασικά Πλεονεκτήματα του Καρβιδίου του Πυριτίου

•2–3× υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το πυρίτιο, επιλύοντας προβλήματα απαγωγής θερμότητας σε τσιπ υψηλής ισχύος.

•20–30°C χαμηλότερες θερμοκρασίες επαφής για βελτιωμένη σταθερότητα σε σενάρια υψηλής απόδοσης.

Οδικός Χάρτης Εφαρμογής & Προκλήσεις

Η NVIDIA σχεδιάζει μια σταδιακή προσέγγιση:

•2025–2026: Οι GPU Rubin πρώτης γενιάς θα διατηρήσουν τις διασυνδέσεις πυριτίου, ενώ η TSMC συνεργάζεται με προμηθευτές για την ανάπτυξη τεχνολογιών κατασκευής SiC.

•2027: Πλήρης υιοθέτηση διασυνδέσεων SiC σε προηγμένη συσκευασία.

Βασικά εμπόδια περιλαμβάνουν:

•Σκληρότητα υλικού: Η σκληρότητα του καρβιδίου του πυριτίου που μοιάζει με διαμάντι απαιτεί εξαιρετικά ακριβή κοπή. Οι ανομοιόμορφες επιφάνειες από μη βέλτιστη κοπή καθιστούν τα υποστρώματα ακατάλληλα. Η ιαπωνική εταιρεία DISCO αναπτύσσει συστήματα κοπής λέιζερ επόμενης γενιάς για την αντιμετώπιση αυτού.

Προοπτικές Αγοράς

•Πρώιμη υιοθέτηση: Οι διασυνδέσεις SiC θα εμφανιστούν πρώτα σε κορυφαία τσιπ AI. Ο σχεδιασμός CoWoS 7x-mask της TSMC (που θα κυκλοφορήσει το 2027) θα επεκτείνει την περιοχή διασύνδεσης σε 14.400 mm², οδηγώντας τη ζήτηση υποστρώματος.

•Επέκταση χωρητικότητας: Η Morgan Stanley προβλέπει ότι η μηνιαία χωρητικότητα CoWoS θα αυξηθεί από 38.000 γκοφρέτες 12 ιντσών το 2024 σε 83.000 το 2025 και 112.000 το 2026, ενισχύοντας άμεσα τη ζήτηση διασύνδεσης SiC.

•Τάσεις κόστους: Παρά τις τρέχουσες υψηλές τιμές, τα υποστρώματα SiC 12 ιντσών αναμένεται να μειωθούν σε βιώσιμα επίπεδα καθώς η παραγωγή κλιμακώνεται.

Επιπτώσεις στις Εφαρμογές Downstream

•Πυκνότητα ενσωμάτωσης: Τα υποστρώματα SiC 12 ιντσών προσφέρουν 90% μεγαλύτερη επιφάνεια από τις εκδόσεις 8 ιντσών, επιτρέποντας περισσότερες μονάδες Chiplet ανά διασύνδεση.

•Συνέργεια εφοδιαστικής αλυσίδας: Η TSMC και η DISCO προωθούν την Ε&Α κατασκευής, με την εμπορική παραγωγή να προγραμματίζεται για το 2027.

Αντίδραση Αγοράς

Στις 5 Σεπτεμβρίου, οι μετοχές που σχετίζονται με το SiC αυξήθηκαν κατά 5,76%, με επικεφαλής τις Tianyue Advanced, Luxi Technology και Tianshun Shares. Οι βασικοί παράγοντες περιλαμβάνουν:

•Ο οδικός χάρτης επεξεργαστή Rubin της NVIDIA.

•Οι ανώτερες ιδιότητες του SiC: υψηλή πυκνότητα ισχύος, χαμηλές απώλειες και θερμική σταθερότητα.

Προβολές Βιομηχανίας

•Μέγεθος αγοράς: Οι παγκόσμιες αγορές αγώγιμων/ημιμονωτικών υποστρωμάτων SiC έφτασαν τα 512M/242M το 2022, προβλέπεται να φτάσουν τα 1,62B/433M έως το 2026 (CAGRs: 33,37%/15,66%).

•Εφαρμογές: Η αυτοκινητοβιομηχανία θα κυριαρχήσει, αντιπροσωπεύοντας το 74% των συσκευών ισχύος SiC έως το 2028.

Δυναμική Εφοδιαστικής Αλυσίδας

•Ηγεσία: Οι Tianyue Advanced (παγκόσμια #2 σε αγώγιμο SiC), Sanan και Luxi Technology ηγούνται της παραγωγής.

•Εξοπλισμός: Εγχώριες εταιρείες όπως η NAURA και η Jingce κατέχουν >60% του μεριδίου αγοράς στον εξοπλισμό ανάπτυξης κρυστάλλων SiC.

Κίνδυνοι & Ευκαιρίες

•Τεχνικά εμπόδια: Ο έλεγχος της πυκνότητας ελαττωμάτων και η ομοιομορφία των γκοφρετών 12 ιντσών παραμένουν κρίσιμες προκλήσεις.

•Ανταγωνιστικότητα κόστους: Η κλιμάκωση της παραγωγής και η βελτίωση της απόδοσης είναι απαραίτητες για τη μαζική υιοθέτηση.

Συμπέρασμα

Η μετάβαση της NVIDIA σε διασυνδέσεις SiC σηματοδοτεί μια κρίσιμη στιγμή για την προηγμένη συσκευασία. Ενώ τα τεχνικά και τα εμπόδια κόστους παραμένουν, η συνέργεια μεταξύ της ζήτησης που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη και της υλικής καινοτομίας τοποθετεί το SiC ως τον ακρογωνιαίο λίθο της υποδομής ημιαγωγών επόμενης γενιάς.

Η ZMSH ειδικεύεται στην προσαρμογή και προμήθεια υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου (SiC) 2-12 ιντσών αγώγιμων/ημιμονωτικών, προσφέροντας προσαρμοσμένες λύσεις για τον προσανατολισμό των κρυστάλλων (<100>/<111>), την αντίσταση (10⁻³–10¹⁰ Ω·cm) και το πάχος (350–2000 μm) για την κάλυψη των εφαρμογών ηλεκτρονικών ισχύος, συσκευών RF και οπτικοηλεκτρονικών.

Παρέχουμε προηγμένη μηχανική ακριβείας για εξαρτήματα SiC σύνθετου σχήματος, επιτυγχάνοντας ανοχές ±0,01 mm στις διαδικασίες κοπής, λείανσης και στίλβωσης. Η τεχνική μας συνεργασία από άκρο σε άκρο περιλαμβάνει κοπή γκοφρετών, φινίρισμα επιφανειών και βελτιστοποίηση συσκευασίας, διασφαλίζοντας τη συμβατότητα με τη συγκόλληση υψηλής θερμοκρασίας και τις προηγμένες απαιτήσεις ενθυλάκωσης.